DE1938746A1 - Compensation circuit for series servo motor - Google Patents

Compensation circuit for series servo motor

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Patentanwalt DipL-Phys. Gerhard Liedl 8 iünchen 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84Patent attorney DipL-Phys. Gerhard Liedl 8 iünchen 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

B 4305B 4305

TOKYO ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE No. 2-2, Kandanishiki-cho, Chiyoda-ku, Tokyo/ JAPANTOKYO ELECTRICAL ENGINEERING COLLEGE No. 2-2, Kandanishiki-cho, Chiyoda-ku, Tokyo / JAPAN

undand

TADAO FUJIMAKI No. 6 -15 - 25,. Sakuradai, Nerima-ku, Tokyo/ JAPANTADAO FUJIMAKI No. 6 -15 - 25 ,. Sakuradai, Nerima-ku, Tokyo / JAPAN

Kompensationsschaltung für Reihenschluß-ServomotorCompensation circuit for series servo motor

Die Erfindung betrifft eine Kompensationsschaltung für einen Reihenschluß-Servomotor zur Verbesserung der Anlaufcharakteristife,The invention relates to a compensation circuit for a series servo motor to improve the start-up characteristics,

Gleichstrom-Reihenschlußmotoren haben ein hohes Anlauf drehmomentDC motors in series have a high starting torque

Lo/0 ■Lo / 0 ■

0 09810/12 410 09810/12 41

und eine konstante Leistungscharakteristik. Ein bekannter Steuerservomotor mit dieser Charakteristik findet Verwendung in Gestalt eines Zweifeld-Servomotors. Dieser Motor ist jedoch auf eine kleine Größe beschränkt. Das Vorhandensein des unwirksamen Bereiches der gegebenen Spannung-Drehzahl-Charakteristik eines Servomotors, in dem dieser nicht anspricht und der auf die Bürstenreibung u.dgl. zurückzuführen ist, hat, insgesamt betrachtet, einen sehr nachteiligen Effekt auf die Charakteristik des Servosystems. Bisher sind keine Vorschläge zur Beseitigung dieser Nachteile gemacht worden.and constant performance. A well-known control servo with this characteristic is used in the form of a two-field servo motor. However, this engine is on a small size limited. The presence of the ineffective range of the given voltage-speed characteristic of a servomotor in which this does not respond and which can be traced back to the brush friction and the like, has, viewed as a whole, a very disadvantageous effect the characteristics of the servo system. So far there are no suggestions for Elimination of these disadvantages has been made.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kompensationsschaltung vorzuschlagen, mittels welcher der unwirksame Bereich der Spannung-Drehzahl-Charakteristik eines Gleichstrom-Reihenschluß-Servomotors verkleinert und der Motor so geschaltet werden kann, daß er bei niedriger Steuerspannung als Nebenschlußmotor und bei angehobener Steuerspannung als Reihenschlußmotor arbeitet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Feldwicklung des Motors über die Gleichstromseite einer Gleichricht-Brückenschaltung mit einer Kompensations-Stromquelle verbunden ist, so daß ständig ein Strom in der Feldwicklung fließt, und daß der Anker des Motors in Reihe mit der Wechselstromseite der Gleichricht-Brückenschaltung geschaltet ist und eine Serienschaltung bildet, an der eine Steuerspannung anliegt.It is therefore the object of the present invention to propose a compensation circuit by means of which the ineffective area the voltage-speed characteristic of a direct current series servo motor and the motor can be switched so that it works as a shunt motor when the control voltage is low and as a series motor when the control voltage is increased. This task will solved in that the field winding of the motor on the DC side a rectifier bridge circuit with a compensation current source is connected so that a constant current flows in the field winding, and that the armature of the motor is in series with the AC side the rectifier bridge circuit is connected and forms a series circuit to which a control voltage is applied.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der~vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the present invention will be described below of the accompanying drawings explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung;Fig. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the invention Circuit;

4305 0 0 98 TO / 1 2 4 Τ 4305 0 0 98 TO / 1 2 4 Τ

Fig. 2 Teilschaltbilder zur Erläuterung des in Fig. 1 gezeigten 3 Schaltbildes;FIG. 2 partial circuit diagrams to explain the 3 circuit diagram shown in FIG. 1; FIG.

Fig. 4 Teilschaltbilder weiterer Ausführungsiormen der Erfindung; bis 64 shows partial circuit diagrams of further embodiments of the invention; until 6

Fig. 7 eine Spannungscharakteristik beim Anlauf en ohne Last;7 shows a voltage characteristic when starting without a load;

Fig. 8 eine Spannung-Drehzahl-Charakteristik des erfindungsgemäßen Schaltsystems;8 shows a voltage-speed characteristic of the invention Switching system;

Fig. 9 eine Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik des erfindungsgemäßen Schaltsystems und9 shows a speed-torque characteristic of the invention Switching system and

Fig. 10 die Stufen-Ansprechcharakteristik des erfindungsgemäßen Schaltsystems.Fig. 10 shows the step response characteristics of the present invention Switching system.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Gleichricht-Brückenschaltung bezeichnet, die aus Gleichrichtelementen D/ bis D. besteht. Eine weitere Gleichricht -In Fig. 1, 1 denotes a rectifying bridge circuit which consists of rectifying elements D / to D. Another rectification -

1 41 4

Brückenschaltung 2 besteht aus Gleichrichtelementen D' bis D' , Beide Gleichrichtschaltungen 1 und 2 sind in Reihe auf ihrer Gleichstromseite gekoppelt bzw. an Punkten P und Q' und bilden eine Serienschaltung, die mit einer Feldwicklung 6 eines Gleichstrom-Reihenschluß-Servomotors an gegenüberliegenden Punkten Q und P' verbunden ist. Der Anker 7 des Gleichstrom -Reihenstrom-Servomotors ist in Reihe mit der Gleichricht-Brückenschaltung 1 auf deren Wechselstromseite bzw. an den Punkten R und S in Verbindung. Durch Anschlüsse 4 und 5 wird an diese Serienschaltung eine Steuer spannung e angelegt. Eine Kompensatioißäzanqde legt eine Kompensationsspannung an die Anschlußpunkte R' und S' auf derBridge circuit 2 consists of rectifying elements D 'to D', both Rectifying circuits 1 and 2 are coupled in series on their DC side or at points P and Q 'and form a series circuit, the with a field winding 6 of a direct current series servo motor connected at opposite points Q and P '. The armature 7 of the direct current series current servomotor is in series with the rectifying bridge circuit 1 on their alternating current side or at points R and S in connection. Connections 4 and 5 connect to this series connection a control voltage e applied. A Kompensatioißäzanqde applies a compensation voltage to the connection points R 'and S' on the

009810/1241009810/1241

ir . ir .

-4 --4 -

Wechselstromseite der zweiten Brückenschaltung 2. Die Stromquelle 3 kann eine Gleichstrom- oder Wechselstromquelle sein. Wenn ein geeigneter Wert der Kompensationsspannung e> in Übereinstimmung mit der Kapazität des Servomotors gewählt wird, fließt ein Kompensationsstrom (Feldstrom) if von stets gleichbleibender Richtung während der ganzen Zeit in die Feldwicklung 6. Dieser Kompensationsstrom if verursacht einen fortwährenden induzierten magnetischen Fluß in der FeldwicklungAC side of the second bridge circuit 2. The power source 3 can be a direct current or alternating current source. If a suitable one The value of the compensation voltage e> in accordance with the Capacity of the servomotor is selected, a compensation current flows (Field current) if of constant direction during the whole Time in the field winding 6. This compensation current if causes a continuous induced magnetic flux in the field winding

Das Drehmoment eines Servomotors ist dem Produkt aus dem magneti- W sehen Fluß und dem Ankerstrom proportional. Wenn deshalb die Steuerspannung e allmählich von Null an angehoben wird, läuft der Servomotor selbst dann an, wenn die Steuerspannung relativ niedrig ist, da in der Feldwicklung infolge des Kompensationsstromes magnetischer Fluß induziert wird. Der Servomotor arbeitet auf zwei verschiedene Weisen, in Abhängigkeit von den Schaltkreiskonstanten, der Last, dem Kompensationsstrom und der Steuerspannung.The torque of a servo motor is to see the product of the magnetic flux W and the armature current proportional. Therefore, when the control voltage e is gradually increased from zero, the servomotor starts up even if the control voltage is relatively low, since magnetic flux is induced in the field winding due to the compensation current. The servo motor works in two different ways, depending on the circuit constants, the load, the compensation current and the control voltage.

Eine Betriebsart besteht darin, daß alle Gleichrichtelemente D- bis D4 der Brückenschaltung 1 zünden, während die andere Betriebsart darin besteht, daß lediglich die beiden einander gegenüberliegenden Gleich-H richtelemente D^ und D„ oder D_ und D4 der Brückenschaltung 1 zünden.One mode of operation is that all rectifying elements D 1 to D 4 of the bridge circuit 1 fire, while the other mode of operation consists in that only the two opposing rectifier elements D 1 and D 1 or D 1 and D 4 of the bridge circuit 1 fire.

Der Servomotor zeigt eine Nebenschlußcharakteristik, wenn Hal if, und er zeigt Reihenschlußcharakteristik, wenn lial = if, wobei ia der Aiterkstrom und if der magnetische Feldstrom ist. Dies wird im folgen* den näher erläutert.The servomotor exhibits a bypass characteristic when Hal if, and it shows series connection characteristics when lial = if, where ia der Aiterkstrom and if is the magnetic field current. This will follow in the * explained in more detail.

Angenommen, die Steuerspannung e ist null und die Kompensationsspannung e' wird so angelegt, daß R' auf der positiven Seite liegt, dann verursacht die Kompensationsspannung e' eine Richtung des Kompensation - Assume that the control voltage e is zero and the compensation voltage e 'is applied in such a way that R' is on the positive side, then the compensation voltage e 'causes a direction of compensation -

43054305

* . 009810/1'2At*. 009810 / 1'2At

Stromes if in Richtung des durchgezogenen Pfeiles in Fig. 2 zur Feldwicklung 6 als Feldstrom. Der Strom wird in zwei Teilströme if/2 aufgeteilt, von denen jeder zu den Elementen D«, D„, D„ und D. fließt und sie zündet. Die Potentialunterschiede zwischen den Punkten P und Q (auf der Gleichstromseite) und zwischen den Punkten R und S (auf der Weehselstromseite) sind null. Wenn man die Widerstände der Gleichrichtelemente D- bis D. und D'- bis D*, in der Durchlaßrichtung und damit einen, Spannungsabfall in dieser Richtung vernachlässigt, liegt die Kompensationsspannung e' an den gegenüberliegenden Enden der Feldwicklung an. In diesem Falle wird die Steuerspannung e zwischen den Anschlüssen 4 und 5 so angelegt, daß der Anschluß 4 auf der gegenüberliegenden Seite liegt. Der Strom ia fließt zu dieser Zeit in die in Fig. 2 strichpunktiert angedeutete Richtung. Wenn jedoch die Steuerspannung e relativ niedrig ist und der Strom ia niedriger als der Kompensationsstrom if ist, ist der zur Feldwicklung 6 fließende Strom zwangsläufig auf den konstanten Strom if beschränkt, was durch die Impedanz des Feldkreises und die Kompensationsspannung e' bewirkt wird, so daß der Strom ia zum Anker 7 fließt. Die Impedanz des Feldkreises ist gleich der Impedanz der Feldwicklung, da, wie erwähnt, die Widerstände der Gleichrichtelemente in Durchlaßrichtung vernachlässigt werden.Current if in the direction of the solid arrow in Fig. 2 to the field winding 6 as field current. The stream is divided into two partial streams if / 2, each of which flows to the elements D ", D", D "and D. and she ignites. The potential differences between points P and Q (on the direct current side) and between points R and S (on the alternating current side) are zero. If the resistances of the rectifying elements D- to D. and D'- to D *, in the forward direction and thus a, If the voltage drop in this direction is neglected, the compensation voltage lies e 'at the opposite ends of the field winding. In this case, the control voltage e between the terminals 4 and 5 applied so that the terminal 4 on the opposite side lies. At this time, the current ia flows into the dash-dotted line in FIG indicated direction. However, when the control voltage e is relatively low and the current ia is lower than the compensation current if, is the current flowing to the field winding 6 is necessarily limited to the constant current if, which is due to the impedance of the field circuit and the Compensation voltage e 'is effected so that the current ia to the armature 7 flows. The impedance of the field circuit is equal to the impedance of the Field winding because, as mentioned, the resistances of the rectifying elements can be neglected in the forward direction.

Da der Strom if zur Feldwicklung 6 und der Strom ia zum Anker 7 fließen, gelten unter Anwendung der Kirchiioffschen Gesetze auf die Brückenschaltung 1 und der in Fig. 3 angegebenen Strom richtungen die nachfolgenden Gleichungen: Since the current if flows to the field winding 6 and the current ia to the armature 7, apply to the bridge circuit using Kirchiioff's laws 1 and the current directions given in Fig. 3 use the following equations:

009810/1241009810/1241

i2 + i3 = if_ (1)i2 + i3 = if_ (1)

il + i_4 = if_ (2)il + i_4 = if_ (2)

il - 13 = ia_ (3)il - 13 = ia_ (3)

Ü - 14 = ia_ (4) Ü - 14 = ia_ (4)

Aus den Gleichungen (1) und (3) sowie den Gleichungen (1) und (4) lassen sich folgende Gleichungen ableiten:The following equations can be derived from equations (1) and (3) as well as equations (1) and (4):

i1 + A2 ^iL + liL··· (5)i 1 + A 2 ^ iL + liL ·· ( 5 )

A3 + I4 - Ά. - ia_ ........ (β)A 3 + I 4 - Ά. - ia_ ........ (β)

Da die Gleichricht-Brückenschaltungen symmetrisch sind, gilt: U = io und i - ΛΛί so daß sich daraus wiederum die folgenden Beziehungen herleiten lassemSince the rectifier bridge circuits are symmetrical, the following applies: U = i o and i - Λ Λί so that the following relationships can in turn be derived from this

^l = j2 = (tf_ + ia)/2^ l = j2 = (tf_ + ia) / 2

Unter dieser Voraussetzung fließt der Strom (if + ia)/2 zu den Gleichrichtelementen D1 und D2, während der Strom (if - ia)/2 zu den Gleichrichtelementen D3 und D4 fließt (Fig. 3).Under this condition, the current (if + ia) / 2 flows to the rectifying elements D 1 and D 2 , while the current (if-ia) / 2 flows to the rectifying elements D 3 and D 4 (FIG. 3).

Wie oben bereits erwähnt, arbeiten der Feldkreis und der Ankerkreis unabhängig voneinander, wobei der Kompensationsstrom zur Feldwicklung 6 als Feldstrom if fließt und der von der Steuerspannung e herrührende Strom zum Anker 7 als Ankerstrom ia getrennt und unabhängig vom Feldstrom fließt. Dadurch arbeitet der Servomotor als Nebenschlußmotor. Dieser Betriebszustand währt solange, bis die Gleichrichtelemente D3 und D4 unwirksamAs already mentioned above, the field circuit and the armature circuit work independently of one another, the compensation current flowing to the field winding 6 as field current if and the current resulting from the control voltage e flowing to the armature 7 as armature current ia separately and independently of the field current. As a result, the servomotor works as a shunt motor. This operating state lasts until the rectifying elements D 3 and D 4 become ineffective

Lo/Br.Lo / Br.

4305 . 009810/12414305 009810/1241

werden oder der Strom ia als Ergebnis des Ansteigens der Steuer spannung e gleich dem Strom if wird. In diesem Zeitpunkt wird der zu den Gleichrichtelementen D„ und D4 fließende Strom (if - ia)/2 null, so daß diese Gleichrichtelemente D« und D4 unwirksam werden. Auch der zu den Gleichrichtelementen D- und Dg fließende Strom (if + ia)/2 wird gleich dem Strom ia und damit auch dem Strom if. Sobald iä gleich if. wird, werden die Steuer-Spannung e, die Feldwicklung 6, die Kompensationsspannungsquelle und der Anker 7 mit der Brückenschaltung 1 in Serie geschaltet, so daß durch diese Schaltung ein Strom gleicher Höhe fließt. Daraufhin arbeitet der Servomotor als Reihenschlußmotor.or the current ia becomes equal to the current if as a result of the increase in the control voltage e. At this point in time, the current (if-ia) / 2 flowing to the rectifying elements D ″ and D 4 becomes zero, so that these rectifying elements D ″ and D 4 become ineffective. The current (if + ia) / 2 flowing to the rectifying elements D- and Dg is also equal to the current ia and thus also to the current if. As soon as iä same if. is, the control voltage e, the field winding 6, the compensation voltage source and the armature 7 are connected in series with the bridge circuit 1, so that a current of the same magnitude flows through this circuit. The servomotor then works as a series motor.

In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Gleichrichterkreis 2 auf der Feldseite eine Gleichricht-Brückenschaltung. An deren Stelle läßt sich jedoch auch eine Einfachphasen-Einweggleichrichterschaltung, bestehend aus einem Transformator T und einem Gleichrichtelement D (Fig. 4), eine Einfachphasen-Zweiweggleichrichterschaltung, bestehend aus einem Transformator T und den in Fig. 5 dargestellten Gleichrichtelementen D oder eine Dreifachphasen-Zweiweggleichrichterschaltung, bestehend aus sechs GiPichrichtelementen ί (Fig. 6) einsetzen. Wenn der Gleichrichterkreis 2 auf der Feldseite eine Einfachphasenschaltung gemäß den Fig. 4 und 5 oder eine Dreifachphasenschaltung gemäß Fig. 6 oder sogar eine Mehrfachphasengleichrichtschaltung im allgemeinen darstellt, muß (. ia für die Kompensation verwendete Spannungsquelle eine Wechselstromquelle sein. Wenn dagegen die Gleichrichtschaltung eine Brückenschaltung gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist, kann diese Spannungsquelle sowohl Gleich- als auch Wechselstrom liefern.In the embodiment described above, the rectifier circuit is 2 a rectifier bridge circuit on the field side. Instead of this, however, a single-phase half-wave rectifier circuit can also be used, consisting of a transformer T and a rectifying element D (Fig. 4), a single-phase full-wave rectifier circuit, consisting of a transformer T and the rectifying elements D shown in Fig. 5 or a three-phase full-wave rectifier circuit, consisting of six alignment elements ί (Fig. 6). When the rectifier circuit 2 on the field side a single-phase circuit according to FIGS. 4 and 5 or a triple-phase circuit according to FIG. 6 or even a multi-phase rectifier circuit in general, must (. generally the voltage source used for compensation be an AC power source. If, however, the rectifying circuit is a bridge circuit as shown in FIG. 1, can this voltage source supply both direct and alternating current.

0 0 9 810/12410 0 9 810/1241

Wenn die Kompensationsspannungsquelle «sine Gleichstrom^ mitist, kann die Gleichrichtschaltung 2 dadurch entails«. ;aö man die Gleichstromquelle unmittelbar in Reihe mit der Gleichstromseite der Brückenschaltung 1 schaltet oder dadurch, daß man den positiven Anschluß mit dem Punkt P und den negativen Anschluß mit einem Ende der Feldwicklung 6 verbindet. Aus diesem Grunde kann der in den Zeichnungen mit 8 bezeichnete Schaltungeteil als Kompensationsgleichstromquelle zur Versorgung der Feldwicklung β mit Gleichstrom durch die Gleichstroraseite der Brückenschaltung betrachtet werden.If the compensation voltage source is "its direct current", the rectifying circuit 2 can thereby entails. ; aö man the direct current source is connected directly in series with the direct current side of the bridge circuit 1 or by that one connects the positive terminal to the point P and the negative terminal to one end of the field winding 6. For this reason the circuit part designated 8 in the drawings can be used as a compensation direct current source for supplying the field winding β with direct current through the direct current side of the bridge circuit to be viewed as.

Wenn die Steuerspannung e zwischen den Anschlüssen 4 und 5 so angelegt wird, daß der Anschluß 5 positiv ist, fließt der Strom zur Feldwicklung 6 stets in gleicher Richtung und lediglich der Ankerstrom ändert seine Richtung, wodurch die Betriebsweise des Servomotors geändert werden kann.When the control voltage e is applied between the terminals 4 and 5 so that the terminal 5 is positive, the current flows to the field winding 6 always in the same direction and only the armature current changes its direction, whereby the operation of the Servo motor can be changed.

Um die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Motorschaltung voll ins Licht zu rücken, werden nachfolgend Versuchsergebnisse mit der erfindungsgemäßen Schaltung, die an einem Servomotor erzielt wurden, näher erläutert. Diese Ergebnisse werden in Form grafischer Darstellungen gemäß den Fig. 7 bis 10 erläutert. Der in den Versuchen verwendete Servomotor ist ein Reihenschluß-Servomotor mit einer Nennspannung von 1000 Volt, einem Nennstrom von 0,35 Ampere, einer Nennleistung von 10 Watt und einer Drehzahl von 4000 U/Min.To the effect of the motor circuit according to the invention fully To shed light on, the following test results with the circuit according to the invention, which are achieved on a servomotor were explained in more detail. These results are explained in the form of graphs according to FIGS. 7-10. The one in the The servomotor used in experiments is a series servomotor with a nominal voltage of 1000 volts and a nominal current of 0.35 amps, a nominal power of 10 watts and a speed of 4000 rpm.

Fig. 7 zeigt die Spannungscharakteristik beim Anlaufen ohne Last des Servomotors, der mit der erfindungsgemäßen !Compensations-Fig. 7 shows the voltage characteristics when starting without load of the servomotor, which with the! Compensations-

009810/ 1241009810/1241

schaltung versehen ist. In dieser Figur sind die Ergebnisse der durchgeführten Versuche in bezug auf unterschiedliche Spannungen beim Anlaufen des Motors niedergelegt, die gemessen wurden, indem die Steuer spannung e allmählich angehoben wurde. Der. Kompensationsstrom (if) (A) ist als Parameter verwendet worden. Aus der Fig. 7 ist zu entnehmen, daß die Anlauf spannung e ohne Last etwa 17 Volt beträgt, wenn kein Kompensationsstrom if fließt. Dieser Fall entspricht einem konventionellen Reihenschluß-Servomotor. Weiterhin ist zu erkennen, daß die Anlauf spannung ohne Last auf 4 Volt abgesenkt wird, wenn ein Kompensationsstrom von 0,2 Ampere (etwa 57% des Nennwertes) fließt.circuit is provided. In this figure are the results of the tests carried out with respect to different voltages when starting the engine, which were measured by gradually increasing the control voltage e. Of the. Compensation current (if) (A) has been used as a parameter. From Fig. 7 it can be seen that the starting voltage e without load is around 17 volts when there is no compensation current if flowing. This case corresponds to a conventional series servo motor. It can also be seen that the starting voltage is lowered to 4 volts without a load when a compensation current of 0.2 amps (about 57% of the nominal value) flows.

Fig. 8 zeigt die Spannungs-Drehzahlcharakteristik des Servomotors mit der erfindungsgemäßen Kompensationsschaltung. Darin ist die Drehzahl ω in Abhängigkeit von der Steuerspannung e mit dem Kompensationsstrom if als Parameter bei Betrieb ohne Last aufgetragen. Wenn der Kompensationsstrom if 0,175 Ampere beträgt, gilt die Gerade a, bei if = 0,35 Ampere gilt die Gerade b und bei if = 0 gilt die Gerade c. Daraus läßt sich ableiten, daß die Spannung, bei der der Servomotor anlaufen kann, umso niedriger ist, je höher der Kompensationsstrom ist. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß durch Erhöhen des Kompensationsstromes die Zeitdauer herabgesetzt werden kann, die verstreicht, bevor der Servomotor auf die angelegte Spannung anspricht. Allerdings bestehen für die Höhe des Kompensationsstromes insofern gewisse Beschränkungen als ein übermäßiger Temperaturanstieg im Motor vermieden werden muß.8 shows the voltage-speed characteristic of the servomotor with the compensation circuit according to the invention. That’s in there Speed ω as a function of the control voltage e with the compensation current if plotted as a parameter for operation without a load. If the compensation current if is 0.175 amperes, the straight line a applies, if = 0.35 amperes the straight line b applies and at if = 0 the straight line c applies. From this it can be deduced that the voltage at which the servomotor can start is the lower, the higher the compensation current. In other words, this means that by increasing the compensation current, the length of time that elapses before the servo motor responds to the applied voltage. However, exist for that The level of the compensation current insofar as certain restrictions are avoided as an excessive temperature rise in the motor got to.

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Fig. 9 zeigt' die Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik des Servomotors mit einer erfindungsgemäßen Kompensationsschaltung. Dort ist das Drehmoment τ in Abhängigkeit von der Drehzahl ω unter Verwendung des Kompensationsstromes if als Parameter für eine Steuer spannung e von 50 Volt aufgetragen. Wenn der Kompensationsstrom if 0,1 Ampere beträgt, gilt die Kurve a, bei if = 0,2 Ampere gilt die Kurve b, bei if = 0 gilt die Kurve d. Es läßt sich erkennen, daß der Motor Reihenschlußcharakteristik * entwickelt, wenn die Belastung hoch ist, daß er dagegen eineFig. 9 shows the speed-torque characteristics of the servo motor with a compensation circuit according to the invention. There the torque τ is a function of the speed ω plotted using the compensation current if as a parameter for a control voltage e of 50 volts. If the Compensation current if 0.1 amps, curve a applies, curve b applies to if = 0.2 amperes, curve d applies to if = 0. It can be seen that the motor develops a series characteristic * when the load is high, whereas it develops a

Nebenschlußcharakteristik zeigt, wenn die Last niedrig ist.Shunt characteristic shows when the load is low.

Fig. 10 zeigt den Ankerstrom ia, den Feldstrom if und die Drehzahl ω , über der Zeit t aufgetragen, wobei eine Steuerspannung e von 50 Volt anzunehmen ist. Die Voll ausgezogenen Kurven zeigen die Werte, die man erhält, wenn kein Kompensationsstrom fließt. Die gestrichelt gezeichneten Kurven kennzeichnen die Werte, die man erhält, wenn ein Kompensationsstrom von 175 Milliampere fließt. Aus den Darstellungen läßt sich erkennen, daß die Ansprechgeschwindigkeit sich außerordentlich erhöht, wenn der Kompensa- ) tionsstrom fließt.10 shows the armature current ia, the field current if and the speed ω, plotted over time t, a control voltage e of 50 volts being assumed. The solid curves show the values that are obtained when no compensation current flows. The dashed curves indicate the values that are obtained when a compensation current of 175 milliamperes flows. From the illustrations it can be seen that the response is greatly enhanced when the expansion joint) tion current flows.

Die vorstehende Schilderung zeigt, daß durch die erfindungsgemäße Kompensationsschaltung für einen Reihenschlußservomotor dem Servomotor verschiedene Erregercharakteristiken erteilt werden können. Der Motor läßt sich dadurch automatisch von einer Nebenschlußcharakteristik auf eine Reihenschlußcharakteristik oder umgekehrt umschalten. Dadurch läßt sich eine Reihe von Vorteilen erzielen. An erster Stelle ist zu nennen, daß dadurch der unwirksame Bereich der angewendeten Spannung-Drehzahl-Charakteristik sichThe above description shows that by the invention Compensation circuit for a series servo motor, the servo motor can be given different excitation characteristics can. The motor can thereby automatically be influenced by a bypass characteristic switch to a series connection or vice versa. A number of advantages can be achieved thereby. In the first place it should be mentioned that this removes the ineffective range of the applied voltage-speed characteristic

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erheblich verkleinern läßt. Da weiterhin der Servomotor bei niedriger Steuerspannung (Leistung) eine Nebenschlußcharakteristik aufweist, entwickelt er ein hohes Drehmoment und läuft sogar dann an, wenn die angelegte Spannung niedrig ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß ein und derselbe Motor sowohl Nebenschluß- als auch Reihenschlußcharakteristik aufweist und daß von der einen zur anderen automatisch übergegangen wird. Wenn beispielsweise dieser Motor in einem geschlossenen Schleifensystem verwendet wird, dann ermöglicht es diese Eigenschaft, bei Auftreten großer Schwankungen im Steuersystem den Motor als Reihenschlußmotor arbeiten zu lassen und bei Auftreten niedriger Schwankungen im System ihn als Nebenschlußmotor einzusetzen« Dies liegt darin begründet, daß im allgemeinen die an den Servomotor angelegte Spannung erhöht wird, wenn im Steuersystem große Schwankungen auftreten, obwohl dies weitgehend von der Last abhängt.can be reduced considerably. Since the servomotor continues to have a bypass characteristic when the control voltage (power) is low it develops a high torque and starts even when the applied voltage is low. Another The advantage is that one and the same motor has both shunt and series characteristics and that of one is automatically passed over to the other. For example, if this engine is in a closed loop system is used, then this property enables the motor as a series motor in the event of large fluctuations in the control system to let it work and to use it as a shunt motor when there are minor fluctuations in the system based on the fact that in general the applied to the servomotor Voltage increases when there are large fluctuations in the control system occur, although this largely depends on the load.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kompensationsschaltung liegt darin, daß die für das Anlaufen des Motors erforderliche Spannung erniedrigt werden kann und sich das Ansprechen des Motors verbessert. Da der Kompensationsstrom in der Feldwicklung ständig einen magnetischen Fluß erzeugt, wird sowohl die Ansprechcharakteristik als auch die Anlaufcharakterirtik des Motors verbessert. Another advantage of the compensation circuit according to the invention is that the necessary for starting the motor Voltage can be lowered and the response of the motor improves. Because the compensation current in the field winding constantly generates a magnetic flux, both the response characteristics and the start-up characteristics of the motor are improved.

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Claims (1)

PatentanspruchClaim Kompensationsschaltung für einen Reihenschluß-Servomotor zur Verbesserung der Anlaufcharakteristik, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldwicklung (6) des Motors über die Gleichstromseite einer Gleichricht-Brückenschaltung (1,2) mit einer !Compensations-Stromquelle verbunden ist, so daß ständig ein Strom (if) in der Feldwicklung (6) fließt, und daß der Anker (7) des Motors in Reihe mit der Wechselstromseite der Gleichricht-Brückenschaltung (1, 2) geschaltet ist und eine Serienschaltung bildet, an der eine Steuer spannung (e) anliegt.Compensation circuit for a series servo motor for Improvement of the starting characteristics, characterized in that the field winding (6) of the motor is on the direct current side a rectifier bridge circuit (1,2) with a compensation current source is connected so that a current (if) constantly flows in the field winding (6), and that the armature (7) of the motor in series with the AC side of the rectifier bridge circuit (1, 2) is connected and forms a series circuit to which a control voltage (e) is applied.
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